Luận văn Tìm hiểu kỹ thuật lập trình Game trên địa bàn điện thoại di động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………….. LUẬN VĂN Tìm hiểu kỹ thuật lập trình Game trên địa bàn điện thoại di động 1 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trƣờng Đại học Dân Lập Hải Phòng nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thông tin nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đỗ Xuân Toàn đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hƣớng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập đƣợc tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này. Đồng thời xin chân thành cảm ơn, trƣờng Đại học Dân Lập Hải Phòng đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất giúp em có một môi trƣờng tốt để thực hiện đề tài. Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tâp, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Hải Phòng, tháng 07/2009 Nguyễn Thị Thuỳ Dương 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ 1 Lời Mở Đầu .................................................................................................... 3 Chương 1. Cơ sở lý thuyết. ........................................................................... 4 1.1. Máy ảo java cho các điện thoại di động ............................................... 4 1.2. Lập trình java cho Mobile .................................................................... 5 1.2.1. Ngôn ngữ java ............................................................................... 5 1.3. Giới thiệu về J2ME .............................................................................. 7 1.3.1. J2ME(Java 2 Micro Edition): ........................................................ 7 1.3.2. Kiến trúc của J2ME ....................................................................... 8 1.3.3 - MIDP(Mobile Information Device Profile) ................................. 9 .......................................... 11 1.3.5.Tìm hiểu về một ứng dụng trong ĐTDĐ ..................................... 11 2ME ........................................................ 11 1.3.5.2. Cách quản lý màn hình của ĐTDĐ : .................................... 14 1.3.5.3. Kiến trúc tổng quan giao diện ngƣời dùng trong MIDP ...... 15 Chương 2: J2ME game API ....................................................................... 19 1. GameCanvas class ................................................................................. 20 2. Layer class ............................................................................................. 20 3. Sprite Class ............................................................................................ 20 4. TiledLayer class .................................................................................... 23 5. LayerManager class .............................................................................. 24 6. Công cụ lập trình của Netbeans ............................................................ 25 .................................... 31 .................................................................. 31 ........................................ 31 2.1.Các lớp đối tƣợng : .......................................................................... 34 2.2. VisualMIDlet .................................................................................. 38 Chương 4: Kết quả đạt được ...................................................................... 43 1. Môi trƣờng cài đặt ................................................................................. 43 2. Chạy ứng dụng Game . .......................................................................... 43 3. Kết luận và hƣớng phát triển ................................................................. 45 ................................................................. 45 ............................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 46 3 Lời Mở Đầu Ngày nay, sự phát triển về nhu cầu sở hữu các thiết bị kỹ thuật số mà trong đó thiết bị di động có thị phần khá lớn. Sự đòi hỏi về mẫu mã, chất lƣợng dịch vụ mà đặc biệt là tính năng của chiếc điện thoại, các phần mềm tiện ích đi kèm đã kéo theo sự phát triển của các Hệ điều hành để các nhà phát triển ứng dụng có thể thực hiện các ý tƣởng của mình.Các hệ điều hành phổ biến đó nhƣ: Windows Mobile, Linux Mobile, Symbian… . Hiển nhiên có nhiều hạn chế cho game hơn là ứng dụng trên điện thoại bởi vì có nhiều sự tƣơng tác giữa bàn phím, hình ảnh, sự sinh động, âm thanh và hiệu ứng rung. Hơn nữa, khi lập trình bạn không chỉ quan tâm đến sự khác nhau của từng nhà sản xuất mà còn đến sự khác nhau của các dòng sản phẩm của cùng 1 nhà sản xuất Mặc dù hầu hết các điện thoại đời mới trên thị trƣờng hiện nay đều hỗ trợ MIDP 2.0, tuy nhiên nếu bạn sử dụng điện thoại cũ hơn thì có thể nó chỉ hỗ trợ MIDP 1.0 4 Chương 1. Cơ sở lý thuyết. 1.1. Máy ảo java cho các điện thoại di động Để có một chiếc điện thoại tốt luôn đòi hỏi những phần mềm cao cấp đi kèm. Nhƣng vấn đề lại đặt ra là có quá nhiều nhà sản xuất điện thoại sử dụng nhiều công nghệ khác nhau. Chính vì thế, việc tạo ra các ứng dụng chạy đƣợc trên tất cả các dòng sản phẩm là một vấn đề không đơn giản. Nhƣng với sự ra đời của J2ME, nó không những đáp ứng đƣợc các vấn đề nêu trên mà còn tạo nên tiền đề quan trọng trong việc phát triển và đẩy mạnh các ứng dụng cho Mobile. Độc lập với phần cứng, chạy trên mọi nền tảng khác nhau của các nhà sản xuất khác nhau, đây cũng là một mục tiêu đồng thời cũng là thế mạnh mà J2ME đã mang lại. Khi mã nguồn Java đƣợc biên dịch nó đƣợc chuyển đổi thành mã bytecode. Mã bytecode này sau đó đƣợc chuyển thành mã ngôn ngữ máy của thiết bị di động. Tầng máy ảo Java bao gồm KVM (K Virtual Machine) là bộ biên dịch mã bytecode có nhiệm vụ chuyển mã bytecode của chƣơng trình Java thành ngôn ngữ máy để chạy trên thiết bị di động. Vai trò của máy ảo Java hay KVM là dịch mã bytecode đƣợc sinh ra từ chƣơng trình Java đã biên dịch sang ngôn ngữ máy. Chính KVM sẽ chuẩn hóa output của các chƣơng trình Java cho các thiết bị di động khác nhau có thể có bộ vi xử lý và tập lệnh khác nhau. Không có KVM, các chƣơng trình Java phải đƣợc biên dịch thành tập lệnh cho mỗi thiết bị di động. Nhƣ vậy lập trình viên phải xây dựng nhiều đích cho mỗi loại thiết bị di động. 5 Hình 1 Biểu diễn tiến trình xây dựng ứng dụng MIDlet hoàn chỉnh và vai trò của KVM. 1.2. Lập trình java cho Mobile 1.2.1. Ngôn ngữ java a. Java là một ngôn ngữ biên dịch. Tuy nhiên khác với các ngôn ngữ biên dịch phổ biến khác nhƣ C/C++, chƣơng trình nguồn Java không đƣợc biên dịch trực tiếp sang một mã máy đích cụ thể nào mà đƣợc biên dịch sang mã máy ảo Java. Mã má ảo đƣợc thực hiện bởi máy ảo Java khi cần có thể đƣợc thông dịch sang hệ máy cụ thể. Ƣu điểm dễ nhận thấy của phƣơng thức này là mã đích không phụ thuộc vào phần cứng hay hệ điều hành cụ thể do đó đảm bảo tính khả chuyển của chƣơng trình. Nhƣợc điểm của nó là do phải thực hiện trong môi trƣờng máy ảo nên tốc độ sẽ chậm hơn so với nếu đƣợc dịch sang mã máy và thực hiện trực tiếp. 6 Một ƣu điểm quan trọng khác của cơ chế máy ảo là nó cho phép kiểm soát sự truy cập đến các tài nguyên hệ thống. b.Quá trình phát triển của Java c. So sánh công nghệ Java và Microsoft.Net 7 1.3. Giới thiệu về J2ME 1.3.1. J2ME(Java 2 Micro Edition): J2ME đƣợc phát triển từ kiến trúc Java Card, Embeded Java và Personal Java của phiên bản Java 1.1. Đến sự ra đời của Java 2 thì Sun quyết định thay thế Personal Java và đƣơc gọi với tên mới là Java 2 Micro Edition, hay viết tắt là J2ME. Đúng với tên gọi, J2ME là nền tảng cho các thiết bị có tính chất nhỏ, gọn . Java ban đầu đƣợc thiết kế dành cho các máy với tài nguyên bộ nhớ hạn chế. Thị trƣờng của J2ME đƣợc mở rộng ra cho nhiều chủng loại thiết bị nhƣ: - Các loại thẻ cá nhân nhƣ Java Card - Máy điện thoại di động - Máy PDA (Personal Digital Assistant- thiết bị trợ giúp cá nhân ) . - Các hộp điều khiển dành cho tivi ,thiết bị giải trí gia dụng . Các bộ công cụ phát triển J2ME hầu nhƣ đƣợc cung cấp miễn phí . Đây sẽ là một thuận lợi cho những ngƣời mới bắt đầu với J2ME. Một số tính năng ƣu việt của J2ME: Cung cấp nội dung linh động, bảo mật, tƣơng thích nền tảng, tính năng nâng cao,truy cập ngoại tuyến, và mang tính năng mạnh mẽ của một ngôn ngữ lập trình hƣớng đối tƣợng hiện đại. 8 1.3.2. Kiến trúc của J2ME Hình 2 Kiến trúc của J2ME Kiến trúc J2ME bao gồm các thành phần: Cấu hình (configuration), hiện trạng (profile), các gói tuỳ chọn (optional package) cho việc xây dựng hoàn thiện môi trƣờng thực thi Java mà đáp ứng các yêu cầu cho một phạm vi lớn của các thiết bị và thị trƣờng đích. Các nhà sản xuất thiết bị phát triển các tính năng mới trong các thiết bị của họ hoặc cung cấp các dịch vụ, ứng dụng. Các cấu hình có thể đƣợc mở rộng với các thƣ viện bổ sung cho từng thiết bị. Cấu hình: Cấu hình bao gồm máy ảo Java và một tập hợp rất nhỏ các hàm API theo đặc tả của một loại thiết bị nhất định. 9 Hình trạng: Để cung cấp một môi trƣờng thực thi hoàn thiện tại các loại thiết bị nhất định, các cấu hình phải đƣợc kết nối với một tập các API mức cao hơn. Gói tuỳ chọn: Nền tảng J2ME có thể đƣợc mở rộng hơn nữa bằng các gói tùy chọn với cấu hình CLDC, CDC, và các hình trạng tƣơng ứng. Các gói tuỳ chọn đƣa ra các chuẩn cho việc sử dụng cả công nghệ đã có và công nghệ đang đƣợc sử dụng rộng rãi là Bluetooth, dịch vụ Web, nhắn tin không dây, đa phƣơng tiện, và kết nối cơ sở dữ liệu. Các nhà sản xuất thiết bị có thể kèm theo các gói tùy chọn để thúc đẩy các tính năng của các thiết bị. 1.3.3 - MIDP(Mobile Information Device Profile) Tầng J2ME cao nhất là tầng hiện trạng và mục đích của nó là định nghĩa các API cho các thiết bị di động. Một thiết bị di động có thể hỗ trợ nhiều hiện trạng. Một hiện trạng có thể áp đặt thêm các giới hạn trên các loại thiết bị di động (nhƣ nhiều bộ nhớ hơn hay độ phân giải màn hình cao hơn). Hiện trạng là tập các API hữu dụng hơn cho các ứng dụng cụ thể. Lập trình viên có thể viết một ứng dụng cho một hiện trạng cụ thể và không cần quan tâm đến nó chạy trên thiết bị nào. Hiện tại hiện trạng đƣợc công bố là MIDP (Mobile Information Profile) với đặc tả JSR - 37. Có 22 công ty là thành viên của nhóm chuyên gia tạo ra chuẩn MIDP. MIDP cung cấp các API cho phép thay đổi trạng thái chu kỳ sống ứng dụng, đồ họa (mức cao và mức thấp), tuyến đoạn, timer, lƣu trữ bền vững (persistent storage), và mạng. Nó không định nghĩa cách mà ứng dụng đƣợc nạp trong thiết bị di động. Đó là trách nhiệm của nhà sản xuất. Nó cũng không định nghĩa bất kỳ loại mô hình bảo mật end-to- end nào, vốn cần thiết cho ứng dụng kinh doanh nhận số thẻ tín dụng của ngƣời dùng. Nó cũng không bắt buộc nhà sản xuất cách mà lớp MIDP đƣợc thực hiện. 10  MIDP là một Profile đƣợc định nghĩa dành riêng cho các thiết bị di động và là thành phần chính trong J2ME, nó cung cấp các chức năng cơ bản cho hầu hết các dòng thiết bị di động phổ biến nhất hiện nay nhƣ các máy điện thoại di động và các máy PDA.  Các ứng dụng J2ME đƣợc gọi là MIDlet (Mobile Information Device applet).  Ứng dụng của MIDP với di động Do MIDP là chuẩn phát triển ứng dụng Java trên các điện thoại Symbian nên hiện nay,có rất nhiều hãng điện thoại lớn sử dụng công nghệ J2ME trên nền Symbian có hỗ trợ MIDP. Vào tháng 11 năm 2003, Sun đã tung ra phiên bản mới nhất là MIDP 2.0 với hàng loạt tính năng đƣợc cung cấp so với MIDP 1.0 nhƣ : nâng cao tính bảo mật, hỗ trợ Form tốt hơn, chụp ảnh RGB…v.v… Các thiết bị nhắm tới J2ME : Các hãng Điện thoại di động nhƣ : NOKIA, SAMSUNG, MOTOROLA, SIEEMS, TOSIBA, SHARP... SAMSUNG SGH-D500 SGH-730 SGH-E630 11 NOKIA 1.3.4. . (Record Management System). . 1.3.5.Tìm hiểu về một ứng dụng trong ĐTDĐ 1.3.5.1. nh J2ME 1 chƣơng trình trên mobile đƣợc gọi là 1 MIDLet . Chƣơng trình này đƣợc đong gói vào một lớp kế thừa từ lớp có sẵn của JAVA là MIDLET N7610 N6230 N6600 12 Import o MIDletExample( ) . startApp( ) . pauseApp( ) phƣơn . destroyApp( ) 13 : javax.microedition.midlet.* . . Hình 3 Khi ngƣời dùng yêu cầu khởi động ứng dụng MIDlet, bộ quản lý ứng dụng sẽ thực thi MIDlet (thông qua lớp MIDlet). Khi ứng dụng thực thi, nó sẽ đƣợc xem là đang ở trạng thái tạm dừng. Bộ quản lý ứng dụng gọi hàm tạo và hàm startApp(). Hàm startApp() có thể đƣợc gọi nhiều lần trong suốt chu kỳ sống của ứng dụng. Hàm destroyApp() chỉ có thể gọi từ trạng thái hoạt động hay tạm dừng. Lập trình viên cũng có thể điều khiển trạng thái của MIDlet. Các phƣơng thức dùng để điều khiển các trạng thái của MIDlet: resumeRequest(): Yêu cầu vào chế độ hoạt động. Ví dụ: Khi MIDlet tạm dừng, và một sự kiện timer xuất hiện. notifyPaused(): Cho biết MIDlet tự nguyện chuyển sang trạng thái tạm dừng Ví dụ: Khi đợi một sự kiện timer. notifyDestroyed(): Sẵn sàng để hủy Ví dụ: Xử lý nút nhấn Exit Lập trình viên có thể yêu cầu tạm dừng MIDlet trong khi đợi một sự kiện timer hết hạn. Trong trƣờng hợp này, phƣơng thức notifyPaused() sẽ đƣợc dùng để 14 yêu cầu bộ quản lý ứng dụng chuyển ứng dụng sang trạng thái tạm dừng. 1.3 Tập tin JAR Các lớp đã biên dịch của ứng dụng MIDlet đƣợc đóng gói trong một tập tin JAR (Java Archive File). Đây chính là tập tin JAR đƣợc download xuống điện thoại di động. Tập tin JAR chứa tất cả các tập tin class từ một hay nhiều MIDlet, cũng nhƣ các tài nguyên cần thiết. Hiện tại, MIDP chỉ hỗ trợ định dạng hình .png (Portable Network Graphics). Tập tin JAR cũng chứa tập tin kê khai (manifest file) mô tả nội dung của MIDlet cho bộ quản lý ứng dụng. Nó cũng phải chứa các tập tin dữ liệu mà MIDlet cần. Tập tin JAR là toàn bộ ứng dụng MIDlet. MIDlet có thể load và triệu gọi các phƣơng thức từ bất kỳ lớp nào trong tập tin JAR, trong MIDP, hay CLDC. Nó không thể truy xuất các lớp không phải là bộ phận của tập tin JAR hay vùng dùng chung của thiết bị di động. 1.3.5.2. Cách quản lý màn hình của ĐTDĐ : Điện thoại di động không quản lý trực tiếp trên màn hình nhƣ máy tính mà phải thông qua một đối tƣợng Display đƣợc lấy qua từ câu lệnh : Display.getDisplay(this) Hình 5 quản lý màn hình của ĐTDĐ 15 1.3.5.3. Kiến trúc tổng quan giao diện người dùng trong MIDP MIDP bao gồm các thành phần giao diện và đƣợc định nghĩa trong gói javax.microedition.lcdui. Chú ý từ viết tắt lcdui chính là LCD UI (liquid crystal display user interface – giao diện ngƣời dùng cho màn hình tinh thể lỏng) Đồ họa trong J2ME Các lớp giao diện trong gói javax.microedition.lcdui của MIDP có thể đƣợc chia thành 2 nhóm là nhóm giao diện cấp cao và nhóm giao diện cấp thấp. Những lớp trong nhóm cấp cao thích hợp khi phát triển các ứng dụng MIDlet có khả năng chạy trên tất cả các thiết bị, bởi vì các lớp cấp cao này không cung cấp khả năng quản lý việc hiển thị trên màn hình, nghĩa là việc quyết định hiển thị các thành phần giao diện này là do điện thoại quản lý sao cho phù hợp nhất với đặc thù của từng điện thoại. Hình 6 Đồ họa mức cao Đồ họa mức cao Là các đối tƣợng của lớp Screen a. TextBox Lớp TextBox cho phép ngƣời dùng nhập và soạn thảo văn bản. Lập trình viên có thể định nghĩa số ký tự tối đa, giới hạn loại dữ liệu nhập (số học, mật khẩu, email,…) và hiệu chỉnh nội dung của textbox. Kích thƣớc thật sự của textbox có thể nhỏ hơn yêu cầu khi thực hiện thực tế (do giới hạn của thiết bị). Kích thƣớc thật sự của textbox có thể lấy bằng phƣơng thức getMaxSize(). 16 b. Form Form là lớp hữu dụng nhất của các lớp Screen bởi vì nó cho phép chứa nhiều item trên cùng một màn hình. Các item có thề là DateField, TextField, ImageItem, TextItem, ChoiceGroup. c. List Lớp List là một Screen chứa danh sách các lựa chọn chẳng hạn nhƣ các radio button. Ngƣời dùng có thể tƣơng tác với list và chọn một hay nhiều item. d. Alert Alert hiển thị một màn hình pop-up trong một khoảng thời gian. Nói chung nó dùng để cảnh báo hay báo lỗi. Thời gian hiển thị có thể đƣợc thiết lập bởi ứng dụng. Alert có thể đƣợc gán các kiểu khác nhau (alarm, confirmation, error, info, warning), các âm thanh tƣơng ứng sẽ đƣợc phát ra. e. Form và các Form Item Sử dụng form cho phép nhiều item khác nhau trong cùng một màn hình. Lập trình viên không điều khiển sự sắp xếp các item trên màn hình. Sau khi đã định nghĩa đối tƣợng Form, sau đó sẽ thêm vào các item. Còn các lớp cấp thấp thì thích hợp cho những ứng dụng MIDlet cần điều khiển chính xác việc hiển thị cũng nhƣ toạ độ của các thành phần giao diện. Tất nhiên nếu ta điều kiển sâu vào việc hiển thị và toạ độ thì ứng dụng sẽ bớt đi tính khả chuyển, tức là ứng dụng sẽ chạy đƣợc trên một ít thiết bị mà thôi. Thƣờng thì khi dùng các lớp cấp thấp này thì bạn cần viết lại ứng dụng cho từng đời điện thoại. Hình vẽ sau cho thấy 2 lớp giao diện cấp thấp là Canvas và Graphics Hình 7 Canvas và Graphics 17 Cho dù ta sử dụng giao diện cấp cao hay cấp thấp thì tất cả các thành phần giao diện đều phải kế thừa từ giao tiếp tên là Displayable. Một lớp Displayable có thể có các thành phần nhƣ tiêu đề, các lệnh và các mục giao diện khác. Vì vậy nên 2 lớp Screen và Canvas đều kế thừa giao tiếp Displayable nhƣ trong hình vẽ sau (chú ý là lớp Graphics không kế thừa giao tiếp Displayable) Hình 8 Đồ họa mức thấp (Lớp Canvas) Đồ họa mức thấp là lớp con của lớp Canvas. Lớp này cung cấp các phƣơng thức đồ họa cho phép vẽ lên màn hình hay vào một bộ đệm hình cùng với các phƣơng thức xử lý sự kiện bàn phím. Lớp này dùng cho các ứng dụng trò chơi cần điều khiển nhiều về màn hình. Với phiên bản MIDP 2.0, công việc lập trình di động nói chung và lập trình game nói riêng sẽ dễ dàng hơn rất nhiều. * Lớp GameCanvas mới có thể vẽ lên màn hình và đáp ứng lại dữ liệu nhập trong phần thân của vòng lặp game, thay vì dựa vào các thread vẽ và nhập liệu của hệ thống. GameCanvas là một Canvas có thêm một số khả năng; nó cung cấp các phƣơng thức để vẽ tức thời và kiểm tra trạng thái bàn phím thiết bị. * Một API dùng để quản lý layer mạnh và linh hoạt giúp việc xây dựng các cảnh game phức tạp một cách hiệu quả hơn. Sử dụng các luồng (thread) xử lý các đối tƣợng trong một ứng dụng game chạy song song với nhau: ví dụ nhƣ các luồng vẽ đồ họa trong một 18 đối tuợng đồ họa,luồng âm thanh trong đối tƣợng âm thanh ,…sẽ cùng đƣợc chạy trong cùng một thời điểm khi bắt đầu trò chơi trò chơi . Ngoài ra, việc sử dụng đa luồng (Multithreading) này giúp cho tài nguyên hạn chế của thiết bị di động đƣợc sử dụng một cách tích cực hơn. 19 Chương 2: J2ME game API giới thiệu về : • 2ME • 1. J2MEgame API 1. anvas 2. 3. 4. 5. javax.microedition.lcdui.game. : . • . • TiledLayer. • . • . 20 • 1. GameCanvas class Polling Input – Frame Buffer – . Lớp GameCanvas: không phải đợi để thực hiện keyPressed() vì ta có phƣơng thức getKeysState(). Có kỹ thuật gọi là “double buffering”bạn có thể thực hiện vẽ ở “off-screen buffer” khi đó việc copy từ buffer tới các canvas nhanh hơn nhiều. Có thể sử dụng Graphic từ gọi hàm getGraphics(). flushGraphics() để giải phóng Graphics… 2. Layer class . s Public void setPosition(int x, int y Public void Move (int dx, int dy):